任意方向摆动，这样就适应了夹角和距离同时变化的需要。在十字轴轴颈和万向节叉孔间装有滚针轴承，滚针轴承外圈靠卡环轴向定位。为了润滑轴承，十字轴上一般安有注油嘴并有油路通向轴颈。润滑油可从注油嘴注到十字轴轴颈的滚针轴承处。
2.2 准等速万向节
常见的准等速万向节有双联式和三销轴式两种，它们的工作原理与双十字轴式万向节实现等速传动的原理是一样的。
双联式万向节实际上是一套将传动轴长度减缩至最小的双十字轴式万向节等速传动装置，双联叉相当于传动轴及两端处在同一平面上的万向节叉。在当输出轴与输入轴的交角较小时，处在圆弧上的两轴轴线交点离上述中垂线很近，能使两轴角速度接近相等，所以称双联式万向节为准等速万向节。
2.3 等速万向节
目前轿车上常用的等速万向节为球笼式万向节，也有采用球叉式万向节或自由三枢轴万向节的。输入轴和输出轴以始终相等的瞬时角速度传递的万向节，既称之为等速万向节。
等速万向节在转向驱动桥和断开式驱动桥的车轮传动装置中应用较为广泛，常见的类型有球笼式、球叉式、凸块式等。
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3 万向节的设计与强度校核
3.1 万向节结构与尺寸设计
3.1.1 基本构造与基本原理
由于本设计对象为中型货车的万向节与传动轴，因此，选用十字轴式万向节。十字轴式万向节具有结构简单和传动效率高等优点。为了减少摩擦损失，提高传动效率和使用寿命，在十字轴轴颈和万向节叉孔之间装有由滚针和套筒组成的滚针轴承。现今，常见的滚针轴承
轴向定位方式有盖板式、卡环式、瓦盖固定式
和塑料环定位式等。本中型货车滚针轴承所选 轴向定位为外卡环式，它具有结构简单、工作 图3-1十字轴受力简图 可靠、零件少和质量小的优点。滚针轴承的润 Figure 3-1 Cross axis force diagram 滑好密封好坏能影响到十字轴万向节的使用性
能及寿命。为防止漏油、提高防尘和防水效果，本文选用结构较复杂的双刃口复合油封，在工作条件较差的情况下可显著提高万向节使用寿命。
然后，用螺钉和轴承盖将套筒固定在万向节叉上，并用锁片将螺钉锁紧，以防止轴承在图1-3十字轴尺寸及受力简图离心力作用下从万向节叉内脱出。这样，当主动轴转动时，从动轴既可随之转动，又可饶十字轴中心在任意方向摆动。
3.1.2 确定十字轴尺寸
查阅汽车设计等资料，结合其他汽车的十字轴万向节尺寸及表1-2，选定下面的十字
表3-1 万向节参数选择
Table 3-1 Gimbal parameter selection
十字轴轴颈直径
十字轴油道孔直径
合力F作用线到十字轴中心之间的距离
滚针直径 滚针总长度
d1=25mm d2 =8mm r=40mm d0=2mm L=23mm
其他参数e=44；a=24；h=46、b=23（h、b分别为矩形截面的高和宽的长度）
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滚针轴承尺寸：
表3-2 滚针轴承的选择
Table 3-2 The choice of needle bearing
基本尺寸（mm）
轴承代号 WN1519T WN1621T WN1821T WN2026T WN2226T WN2532T WN2827T WN3232T WN3434T WN3634T
Fw
15.2 16.3 17.6 20 22 25 27.7 31.7 33.65 35.5
D 28 30 30 32 35 39 42 47 50 50
b 18.5 20.5 20.5 21.5 21.5 22.5 25 25 27 27
b0
3 4 4 4 4 5 5 5 5 5
b1
11.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 13 13 15 15
D1
D-2.3 D-2.5 D-2.5 D-2.5 D-2.5 D-2.5 D-3 D-3 D-3 D-3
H 2.5 3 3 3 3 3 3.5 4 4 4
B1
19 21 21 26 26 32 27 32 34 34
根据已知条件选取滚针轴承：WN2532T
3.1.3 十字轴万向节的传动效率
十字轴万向节的传动效率与两轴的轴间夹角?、十字轴的支承结构和材料、加工和装配精度以及润滑条件等有关。当??25?时，可按下式计算
?0?1?f??0?1?(式中，
?d1?2tan???r??
d12tan??25?2?0.325)?1?0.09?????98.84%r?403.14?? （3-1）
?0为十字轴万向节传动效率；f为轴颈与万向节叉的摩擦因数，滑动轴承：
f?0.15~0.20，滚针轴承：f?0.05~0.10；其他符号意义同前。通常情况下，十字轴万
向节的传动效率约为97%~99%。
3.2 万向节强度校核
3.2.1 十字轴万向节运动和受力分析
本文所选万向传动轴分为主传动轴和中间传动轴两段并由三个万向节相连接，因此运
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动和受力分析可按多十字轴万向节传动计算:
多万向节传动的从动叉相对主动叉的转角差??（rad）的计算公式与单万向节相似，可写成
????e24sin2(?1??) （3-1）
式中，?e为多万向节传动的当量夹角；?为主动叉的初相位角；?1为主动轴转角。如果同具有夹角为?e，而主动叉具有初相位?单万向节传动一样。
假如多万向节传动的各轴轴线均在同一平面，且各传动轴两端万向节叉平面之间的夹角为零或?/2，则当量夹角?e为
2?e??12??2??32?? （3-2）
式中，?1、?2、?3等为各万向节的夹角。当第一万向节的主动叉处在各轴轴线所在的平面内，在其余的万向节中，如果其主动叉平面与此平面重合定义为正，与此平面垂直定义为负。为使多万向节传动的输出轴与输入轴等速旋转，应使?e=0 。万向节传动输出轴与输入轴的转角差会引起动力总成支承和悬架弹性元件的振动，还能引起与输出轴相连齿轮的冲击的噪声及驾驶室内的谐振噪声。因此，在设计多万向节传动时，总是希望其当量夹角?e尽可能小。一般设计时，应使空载和满载两种工况下的?e不大与3゜。另外，对多万向节传动输出轴的角加速度幅值?e?1应加以限制。对于乘用车，
22?e2?12?350rad/s2；对于商用车，?e2?12?600rad/s2。
3.2.2 十字轴万向节传动的附加弯矩和惯性力矩
车辆行驶时，由于扭矩传递的方向一致，十字轴的受力方向也一致。久而久之，造成十字轴轴颈的单边磨损，随着时间的推移，十字轴受力的一面便会磨损加大，起槽，以致于松旷发响。可以采取将十字轴在相对于原先位置转动90°再使用，这样可以延长使用时间。在组装时应注意将有油嘴的一面朝向传动轴，万向节叉应在十字轴上转动自如，不应有卡滞现象，也不应出现有轴向的间隙。在平时保养中应勤注润滑脂，防止由于缺少润滑脂造成十字轴轴颈和轴承的磨损。如图3-2当十字轴万向节的主动叉轴上作用着不变的转矩T1时，则与它成夹角?的从动叉轴上的转矩T2将随叉的转角而变化，除非其主、从
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